Zahlenspielereien oder was macht der HC da eigentlich?

[Archimedes]

Nichts ist mehr so, wie es vorher war. :-)

Bis jetzt dachte ich eigentlich immer, der durchschnittliche SSIM-Wert (über einen gewissen Framebereich) wäre ein guter Anhaltspunkt für eine (qualitative) Beurteilung. Tja, wie man sich täuschen kann. Auch den Verlauf der SSIM-Kurve (über diesen Framebereich) gilt es zu berücksichtigen.

Aber beginnen wir von vorne. In letzter Zeit las ich immer wieder Meldungen in verschiedenen Foren über „Quantisierungsexplosionen“ beim HC-Encoder. Kurzum, es geht darum, dass der HC-Encoder an verschiedenen Stellen dazu neigt, beträchtlich zu quantisieren, speziell bei DV-Material. In den betreffenden Frames kommt es dann auch zu mehr oder weniger starken Verblockungen. Mir war dieser Umstand bis dato eigentlich nicht bewusst. Im Gegenteil, ich konnte dem HC nichts Negatives nachsagen, da die ermittelten Werte stets Gutes verhießen. Und was bedeuten schon einzelne Ausreißer – womöglich nur für ein oder zwei Frames - für das komplette Video?

Ich habe dieses Phänomen anhand eines Testclips über 60 Sekunden mit mehreren Encodern mal näher betrachtet. Als Clip diente „Der Zoobesuch“. Darin enthalten sind sowohl ruhige Szenen als auch Szenen mit viel Bewegung (Schwenk, Wasserszene, Wasserspringbrunnen etc.). Alle Encoder enkodierten in 2 Durchgängen bei einer mittleren Bitrate von 6500 kbps und einer maximalen Bitrate von 8500 kbps (bei möglichst optimalen Einstellungen). Die Dateigrößen waren weitestgehend identisch. Alle enthaltenen 1500 Frames wurden einer Analyse unterzogen.

Die durchschnittlichen SSIM-Werte über alle 1500 Frames ergaben sich dabei wie folgt. Als Einheit wurde hier Q in Y (SSIM) verwendet.

Cinema Craft Encoder Basic: 0,9386
HC: 0,9414
Canopus Procoder Express: 0,9449
QuEnc: 0,9439

Die Ausgabe des BitRate Viewers brachte folgendes zu Tage.

Cinema Craft Encoder Basic


HC


Canopus Procoder Express


QuEnc


Das HC-Video zeigt zwar eine auffällig hohe Quantisierungskurve, aber das alleine hat nicht viel zu sagen. Der durchschnittliche SSIM-Wert (über alle Frames) verheißt zunächst auch nicht wirklich Schlechtes. Auch ein richtig grober Ausreißer (schlechtester SSIM-Wert) ist nicht auszumachen. So weit so gut. Oder eben auch nicht. ;-)

Nun interessierte mich, wie sich die SSIM-Werte über das ganze Video verteilten. Da ich mir alle SSIM-Werte protokollieren habe lassen, konnte ich mir entsprechende Grafiken erstellen, aus denen der Verlauf der SSIM-Kurve sehr schön zu ersehen ist. Wegen der besseren Lesbarkeit habe ich für jede einzelne Szene eine solche Grafik angefertigt. - Beim Betrachten dieser Grafiken bin ich nun doch ein bisschen stutzig geworden, denn das HC-Video zeigte an nicht wenigen Stellen starke Ausreißer nach unten.

Ich erspare mir an dieser Stelle, alle Grafiken zu veröffentlichen. Die Grafiken, in denen der HC etwas „Auffälliges“ zeigte, sind hier zu sehen. Ich habe auch die durchschnittlichen SSIM-Werte für den jeweiligen Framebereich mit angefügt, so dass man sehen kann, wie sich ein Encoder hier schlägt. Die Werte sind aber mit Vorsicht zu genießen, da sie, erstens, nur einen Ausschnitt repräsentieren und, zweitens, nicht jeder Encoder mit einem I-Frame bei einer neuen Szene beginnt etc. Die kleinen Bilder in den Grafiken zeigen immer den ersten Frame der jeweiligen Szene.

SSIM-Kurve, Frame 150 bis 407, Wasserszene mit leichtem Schwenk
- Cinema Craft Encoder Basic: 0,9226
- HC: 0,9217
- Canopus Procoder Express: 0,9354
- QuEnc: 0,9190


SSIM-Kurve, Frame 408 bis 671, langsamer gefühlvoller Schwenk
- Cinema Craft Encoder Basic: 0,9398
- HC: 0,9434
- Canopus Procoder Express: 0,9438
- QuEnc: 0,9511


SSIM-Kurve, Frame 672 bis 821, Nahaufnahme eines Tieres mit leichtem Schwenk
- Cinema Craft Encoder Basic: 0,9478
- HC: 0,9433
- Canopus Procoder Express: 0,9575
- QuEnc: 0,9594


SSIM-Kurve, Frame 1097 bis 1146, Wasserspringbrunnen
- Cinema Craft Encoder Basic: 0,8738
- HC: 0,8858
- Canopus Procoder Express: 0,8827
- QuEnc: 0,9095


Wenn man jetzt z. B. den Framebereich von 672 bis 821 nur anhand des ermittelten SSIM-Wertes begutachten würde, dann würde man (fälschlicherweise) zu der Erkenntnis gelangen, dass der HC hier seine Arbeit nicht viel schlechter als der CCE Basic macht. Beim normalen Betrachten des HC-Videos fallen die Ausreißer zu Beginn der Szene jedoch sehr deutlich auf. Ab Frame 745 verbessert sich die Situation im HC-Video dann wieder.

Hier noch mal eine Aufsplittung des gerade betrachteten Framebereichs. Hier kann man an den Zahlen sehr gut erkennen, wie deutlich der HC im Framebereich von 672 bis 744 gegenüber den anderen Encodern abfällt.

Frame 672 bis 744:
- Cinema Craft Encoder Basic: 0,9416
- HC: 0,9274
- Canopus Procoder Express: 0,9543
- QuEnc: 0,9565

Frame 745 bis 821:
- Cinema Craft Encoder Basic: 0,9537
- HC: 0,9584
- Canopus Procoder Express: 0,9606
- QuEnc: 0,9622

Nun ist es ja nicht so, dass man beim Procoder Express keine solchen Ausreißer finden würde, nein, die gibt es dort ebenfalls, jedoch sind sie dort wesentlich seltener bzw. weniger ausgeprägt.

Mir wäre dieser Umstand - viele Ausreißer im HC-Video - auch nicht weiter aufgefallen, wenn ich mir die SSIM-Kurve nicht angesehen hätte. Das relativiert natürlich ein paar Dinge. Meine Weltsicht ist wieder einmal durcheinander geraten.

[cool]

Könntest du anstatt der Diagramme nicht gleich sagen, wie hoch die durchschnittliche Tagestemperatur in München ist?

Das wäre kürzer und einfacher.

Etwa: der Tagesmittelwert ist 12.314159° C
_________________
Wenn ich all mein Equipment aufzählen täte, ist die Seite vollgemüllt.

[RHO]

[Archimedes]

HC ist ein Mpeg-2-Encoder (Freeware). Das mit den Kurven ist so eine Sache. Sagen wir mal so, die Ausreißer nach unten von HC würdest du als Verblockungen und dergleichen auf dem Fernseher wahrnehmen.

[RHO]

Danke. HC kommt mir nicht in Haus!

[maxl]

@ Archimedes:

(ernstgemeinte) Frage:

Wieso nimmst Du nicht den Encoder, der Dir optisch am Besten gefällt?

Irgendwie ist doch das Ergebnis, das auf dem TV zu sehen ist ausschlaggebend.

So viel Mühe mit der Rechnerei würde ich mir nicht machen.

[Archimedes]

Zunächst einmal, ich verwende hauptsächlich den Procoder Express - aus eben diesen Gründen.

Und die Rechnerei mache ja nicht ich - sondern der Computer.

[Archimedes]

Die Frage „Was macht der HC da eigentlich?“ hat sich mittlerweile aber auch weitestgehend aufgelöst. Schuld daran war das aktivierte „Autogop“. HC verhielt sich an kritischen Stellen, sagen wir mal so, etwas „defitistisch“. An kritischen Stellen erzeugte HC mitunter GOPs ohne B-Frames, was aber zu starken Verblockungen führte. Das Deaktivieren von Autogop und das manuelle Setzen der GOP-Länge und der B-Frames brachte Abhilfe. Aber das war ja hier eigentlich nicht das Thema.

Wie auch immer, auf diese Weise habe ich wieder etwas dazugelernt und meine Welt ist wieder ein wenig in Ordnung geraten.

[wujek]

[HolgerS]

Kaum aus dem Urlaub zurück erinnert mich der Thread an einen "verlorengegangenen" Thread über die Qualität von DVD Medien mit verschiedenen Brennern.

Kann man das Ganze auch optisch wahrnehmen (den Unterschied zwischen z.B. 0,937 und 0,966) ?
_________________
Ach, macht doch was ihr wollt ..... aber machts wenigstens gut ......

[Archimedes]

@wujek:

Unter dem ersten Reiter “Main” habe ich Autogop deaktiviert. Im zweiten Reiter “Advanced” habe ich dann die GOP-Struktur manuell gesetzt.



@HolgerS:

In einem Einzelbildvergleich lassen sich solche Zahlenunterschiede sehr wohl erkennen. In einem laufenden Video hängt das auch in einem sehr starken Maße vom verwendeten Sichtgerät ab.

Hier mal ein paar Beispiele zur groben Veranschaulichung. Habe dazu ein paar 400x300 große Ausschnitte aus dem obigen Film gewählt. Diese Ausschnitte habe ich dann einer SSIM-Analyse unterzogen. Q = 1 entspricht dem Original. Die Verblockungen in der ersten Grafik – dieser Frameausschnitt stammt übrigens vom HC-Video (mit aktiviertem Autogop) - kann man im laufenden Video sehen.

Q = 0,8904


Q = 0,9123


Q = 0,9314


In der Regel stimmt der SSIM-Wert sehr gut mit den subjektiven Sehgewohnheiten überein (daraufhin wurde er ja auch optimiert), aber es gibt auch Grenzen, wie im nachfolgenden (konstruierten) Beispiel zu sehen ist. :-)

Q = 0,9582